69026

Модулированные сигналы. Сигналы с импульсной модуляцией

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Сигналы с импульсной модуляцией. В основу формирования всех видов импульсной модуляции положена теорема В. При импульсной модуляции переносчиком выступает периодическая последовательность видеоимпульсов с периодом следования Т и длительностью.

Русский

2014-09-28

152 KB

8 чел.

Лекция 3.3

Тема 3. Модулированные сигналы.

Занятие 3.Сигналы с импульсной модуляцией.

  1.  Общие сведения о сигналах.

Временное представление сигналов с ИМ.     Разновидности сигналов с ИМ.

Спектральные характеристики сигналов с ИМ.

Сравнительные характеристики сигналов с ИМ.

Учебные вопросы

Общие сведения о СИМ.

В основу формирования всех видов импульсной модуляции положена теорема В. А. Котельникова о возможности точного восстановления непрерывного сигнала ( с финитным спектром) по его дискретным отсчетам. Интервал между отсчетами одного сигнала заполняется отсчетами другого сигнала (временное уплотнение).

При импульсной модуляции переносчиком выступает периодическая последовательность видеоимпульсов с периодом следования Т и длительностью . Модулирующим сигналом может быть любой первичный сигнал вида

Если верхней частотой модулирующего сигнала  является F=Fмакс, то период следования импульсов переносчика                                                      (3.3.1)

При этом период Т по физическому смыслу совпадает с интервалом дискретизации по Котельникову, введенном на лекции 2.11.

Каждому n- ому импульсу переносчика должно быть присвоено значение информационного признака модулирующего по правилу:

где:-значение отсчета информационного параметра для n-ого импульса

           -значение отсчета модулирующего сигнала в момент t=nT

           -коэффициент пропорциональности между значением отсчета модулирующего сигнала и значением отсчета информационного параметра.

Между видами импульсной модуляции и выбором информационного параметра существует зависимость:

Информационный параметр( параметр импульса)

Вид импульсной модуляции

Амплитуда

АИМ

Длительность

ШИМ( ДИМ)

Начальная фаза( относительно тактового отсчета)

ФИМ

Частота следования

ЧИМ

Нельзя забывать, что восстановление значений отсчетов  в результате демодуляции по принятым значениям  еще не обеспечивает восстановление всего сигнала . Для реализации условий теоремы Котельникова принятую восстановленную совокупность отсчетов  необходимо пропустить через ФНЧ с откликом вида sinc(x), т.е. ФНЧ с “почти прямоугольной” ЧХ.

Временное представление сигналов с импульсной модуляцией .

Правила формирования сигналов ИМ иллюстрируются рисунком 3.3.1.

Из рисунка следует : сигналы АИМ различаются только амплитудой  (3.3.3.) , частота следования тактовой последовательности (переносчика), длительность импульсов неизменны.

Сигналы ШИМ постоянны по амплитуде, но при постоянной частоте импульсной последовательности меняется длительность импульса пропорционально значению  :  (3.3.4.)

При ФИМ постоянно средняя частота импульсной последовательности                          ,, меняется временное положение импульса относительно тактового отсчета: ), =,     ( 3.3.5)

где F- тактовая частота.

При ЧИМ (U ) изменяется количество импульсов последовательности, генерируемых в единицу времени( мгновенная частота):

( 3.3.6)

, где   - изменение значения   между  n-м и (n+1)-м отсчётами,

- изменение длительности промежутка между началами n-го и (n+1)-го импульсов.

Изображение на рис.3.3.1. модулированные сигналы являются видеопоследовательностями. Очень часто для передачи по линии связи используются последовательности радиоимпульсов. Для этого видеопоследовательность вторично модулируют. В результате формируются радиопоследовательности  с двойной модуляцией : АИМ-АМ, ФИМ-АМ и т.д. (рис 3.3.2.)

На рис.3.3.2. как разновидность радиосигналов с двойной импульсной модуляцией представлены сигналы высокочастотной ЧИМ (ВЧИМ):

                  (3.3.7.)

где  частота высокочастотного заполнения n-го радиоимпульса, а так же сигналы высокочастотной ФИМ (ВФИМ):

где- начальная фаза высокочастотного колебания с частотой   в n-м радиоимпульсе.

Возможны и другие варианты импульсной однократной и двойной модуляции ( крутизна фронтов, крутизна спада вершины и т.д.)

Спектральные характеристики сигналов с импульсной модуляцией.

Базовой моделью для построения амплитудных спектров сигналов с ИМ является спектр периодической импульсной видеопоследовательности с параметрами  (рис.3.3.3.).

Если такой переносчик подвергнут АИМ непрерывным первичным сигналом  с полосой частот в границах , то изображение спектра имеет вид, представленный на рис.3.3.4.

Данный рисунок ярко иллюстрирует положения теоремы Котельникова о том, что частота последовательности отсчётов непрерывного сигнала. В противном случае нарушаются условия разделения спектров первичного сигнала  в спектре дискретного сигнала.

Таким образом , рис.3.3.4. - это вариант представления теоремы Котельникова в ортогональном базисе Фурье ( до сих пор эта теорема рассматривалась в ортогональном базисе Котельникова - функций вида sinc(x).)

Поскольку границы реального спектра определяются, главным образом, поведением огибающей амплитудного спектра, а вид огибающей связан только с длительностью импульса

A

но можно утверждать, что реальная ширина спектров АИМ, ФИМ,ЧИМ практически совпадают . Можно также показать, что при модуляции случайным сигналом с m эффективная полоса энергетического спектра сигналов ШИМ  практически не отличаются от аналогового показателя других сигналов ИМ. При двойной ИМ спектр смещается в область .

Сравнительные характеристики сигналов с ИМ

Выбор вида модуляции разработчиком всецело определяется совокупностью требований к разрабатываемому изделию. В данном случае речь должна идти о требованиях на физическом уровне.

К числу таких требований обычно относятся:

требуемая помехоустойчивость

спектральная экономичность

энергетическая эффективность

Для сигналов ИМ специфическим является требование по максимальным возможностям временного уплотнения.

В табл. 3.3.1 сведены сравнительные данные по видам ИМ:

Возм. уст..

Помехоустойчивость.

Спектр. Эф.

Энерг. Эф.

Сумма

М

АИМ

1

4x2

1x0.5

1

10.5

2

ШИМ

2

2x2

4x0.5

4

12

3

ФИМ

3

1x2

2x0.5

2

8

1

ЧИМ

4

3x2

3x0.5

3

14.5

4

 

В реальных технических системах предпочтение отдают действительно ФИМ.

   


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7338. Выявление и оценка тенденций развития финансовых процессов на предприятии 155 KB
  Введение: На современном этапе развития нашей экономики вопрос анализа финансового состояния предприятия является очень актуальным. От финансового состояния предприятия зависит во многом успех его деятельности. Поэтому анализу финансового состояния ...
7339. Теоретические основы легирования 1.15 MB
  Теоретические основы легирования Конспект лекций составлен в соответствии с программой и учебным планом по дисциплине Теоретические основы легирования и содержит материалы по основным разделам дисциплины. СОДЕРЖАНИЕ Стр. Легирующие элементы и кл...
7340. Разработка сбалансированной системы показателей 2.01 MB
  Разработка сбалансированной системы показателей Введение Настоящий документ содержит описание методических принципов и решений, используемых при построении сбалансированной системы показателей с помощью программного продукта Business Studio. Идею ис...
7341. Акустическое поле. Полная система уравнений акустического поля. Волновое уравнение 53 KB
  Акустическое поле. Полная система уравнений акустического поля. Волновое уравнение. Поле, особая форма материи физическая система, обладающая бесконечно большим числом степеней свободы. Примерами поля могут служить электромагнитное и гравитационное...
7342. Изучение микроконтроллера MC68HC908GP32, методики его программирования и отладки 397 KB
  Изучение микроконтроллера MC68HC908GP32, методики его программирования и отладки Цель работы: Изучение состава стенда, назначения отдельных узлов стенда. Изучение технических характеристик и состава микропроцессора MC68HC908...
7343. Режимы адресации и система команд микропроцессора 143.5 KB
  Режимы адресации и система команд микропроцессора Цель работы: Изучить систему команд микропроцессора и закрепить навыки отладки программ. Программа работы Изучить систему команд и способы адресации микропроцессора Раз...
7344. Подсистема дискретного ввода/вывода 343 KB
  Подсистема дискретного ввода/вывода Цель работы: Изучить способы организации дискретного ввода/вывода, способы управления внешними устройствами, подключенными через параллельный интерфейс. Программа работы Изучить подсистем...
7345. Широкоуниверсальный фрезерный станок модели 6Р82Ш 4.93 MB
  Современные металлорежущие станки обеспечивают исключительно высокую точность обработанных деталей. Ответственны поверхности наиболее важных деталей машин и приборов обрабатывают на станках с ЧПУ с погрешностью до доли микрометров, а шероховатость поверхности при работе алмазным инструментом не превышает сотых долей микрометра.
7346. Недвижимое имущество как объект гражданских правоотношений 59.76 KB
  Предмет исследования - совокупность правовых норм, включающих особенности возникновения, осуществления и прекращения права собственности на недвижимое имущество. Цель исследования научно обосновать теоретико-прикладные положения об особенностях гражданско-правового регулирования права собственности на недвижимое имущество.